第三单元 系统与结构3.2系统的分析

第三单元 系统与结构
课题 3.2系统的分析 课时 2课时 教学方法 讲授、任务驱动
教学目标 知识目标：初步掌握系统分析的基本方法。技能目标：理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统优化的因素。情感目标：树立系统分析问题的观念，培养系统分析的观点。
教学重点解决对策 理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统优化的因素
通过分析案例，充分让学生参与讨论，精讲精练来解决
教学难点解决对策 理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统优化的因素
通过分析案例，充分让学生参与讨论，精讲精练来解决
教学过程 实施内容 设计说明
引入 系统的基本特性有那些？整体性、相关性、目的性、动态性、环境适应性 复习所学内容
新课教学 一、系统分析的含义过渡：在日常生活中，每个人都会面临选择、面临决策，那么决策方法有那些呢？1.决策的方法 决策方法有经验决策和科学决策； 系统分析是一种科学决策的方法。通过公交路线的设置说明两种决策方法的优劣，进一步说明科学决策对系统分析的重要性。2.系统分析的含义为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟定一套有效处理步骤和程序，或对原来的系统提出改进方案的过程，就是系统分析。（1）.车闸的橡皮松了 刹车不灵 案例分析：汉字激光照排系统系统讲解本案例主要是让学生明白到汉字激光照排对我国印刷、出版、传媒等众多部门的重要性，同时也让学生知道本项技术是我国的技术水平已经达到国际先进水平。二、系统分析的一般步骤系统分析的出发点为了发挥系统的整体功能，目的是寻求解决问题的最佳决策，而生产和生活中的一些问题，往往存在着许多相互关联和一些不确定的因素，所以最佳决策只是在若干方案中寻求的相对令人满意的方案。系统分析的一般步骤可以描述为：明确问题，设立目标 收集资料，制定方案分析计算，评价比较 检验核实，作出决策案例分析：田忌赛马通过案例，给学生亲自感受系统分析过程的机会。【案例1】：阿拉斯加原油输送方案
1、阐明问题
　　任务：由阿拉斯加东北部的普拉德霍湾油田向美国本土运输油田。
2、分析研究
　　环境：油田处于北极圈内，海湾常年处于冰封状态，陆地最低气温达-50 C。
　　当前采用的一般方案：
　　方案1由海路用油船运输
　　方案2用带加温系统的油管输送
　　处理策略：考虑到安全和供油的稳定性，暂时把方案2作为参考方案作进一步的细致研究。同时继续考虑新的方案。
　　提出方案3：把含10％－20％氯化钠的海水加到原油中去，使在低温下的原油成乳状液，仍能畅流，这样就可以用普通的输油管道运送了。
　　提出方案4：将地下石油蕴涵的天然气转化为甲醇加到原油中，降低原油的熔点，增加流动性，从而用普通的管道就可以同时输送原油和天然气，仅管道铺设费就可以节省近60亿美金。
三、系统分析的主要原则1.整体性原则系统分析首先着眼于系统整体，要先分析整体，在分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。案例分析：丁谓修复皇宫本案例是讲解系统整体性的一个著名案例，丁谓用系统的观点分析皇宫修复的问题，把它看成是一个整体的工作，把烧砖、运输建筑材料和处理废墟三项工作协调起来，一举三得。2.科学性原则系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。3.综合性原则系统分析总是为实现系统目标服务的。当存在多个目标时，需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。四、系统的优化系统的优化是指在给定的条件使系统达到更理想、更佳效果的过程。实现系统的最优化，就可以在一定资源条件下，取得最佳的经济效果，而投入的人力、物力、财力达到最小。影响系统优化的因素是指对系统的目标函数产生显著影响，并且可以认为调节的因素。案例分析：利润问题其中X1 、X2是决策条件为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为最优化方法。系统优化的方法是多样的，但无论运用怎样的优化方法，都需要经过若干次完善和验证，才能得出最优解或满意解。案例分析：装修施工的组织优化装修进度（周）3691215A水电K木工K油漆KB水电K木工K油漆KC水电K木工K油漆K流水施工 答案不是唯一的，只要是行得通的方案都认为是正确的。 通过设置任务，吸引学生的注意力 通过科学的定义让学生明白系统分析的内涵是什么 渗透德育教育 从现实的决策问题上给学生明白到，决策的现实性，不能天马行空 这里的案例是一个典型的案例，除了讲解知识外，还可以渗透德育教育，让学生明白古代劳动人民的智慧 系统的优化，是解决系统问题的一个重要步骤，通过定义、案例、影响因素等来说明系统优化的重要性和实用性实际问题的分析，激发学生分析思考的兴趣系统决策应该从全局着眼，整体规划统筹分析的基本思路：“综合－分析－综合”典型案例的分析，让学生理解在解决问题时是如何实现系统优化的指出数学建模的目的，将系统原型抽象为数学模型并运用数学方法分析求解，再运用结论来解决实际系统问题。可以用简单的例子让学生理解。如：自由落体运动的公式反映物体运动位移随时间变化的数学模型
小结与练习 一、系统分析的含义二、系统分析的一般步骤三、系统分析的主要原则四、系统的优化 学生回忆上课所学的内容
教后分析
阅读材料：（可以作为老师参考或给学生适当补充）
1、数学模型
用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型，称为数学模型。现实世界的事物与数学模型的关系可表示为：
2、系统和系统论
（1）系统论创立的直接背景：
①．现代人类对生物发展的认识虽然已深入到分子、原子层次，并取得惊人成果，但它在很大程度上是以失去其全貌作为代价的。
②．生命与非生命存在一个明显矛盾，即热力学的“退化论”与生物学的“进化论”相对立。
（2）系统论的发展：
①．1969年比利时自由大学教授普里高津提出“耗散结构”理论，讨论了一个系统从混沌无序向有序转化的机理、条件和规律，解释了进化和退化的矛盾，回答了开放系统如何由无序走向有序的问题。（普里高津以此获1977年诺贝尔奖）
②．1976年西德科学家哈肯提出“协同学“理论，研究和比较不同领域中多元系统元素间合作效应问题。
耗散结构理论和协同学的建立，标志着现代科学技术已经进入综合化、一体化发展的新阶段，它们在社会经济领域中的应用已成为当代社会科学发展的大趋势。
（3）系统工程方法：
系统工程研究系统的主要方法是建立数学模型，用变量描述系统的运动状态，用数学方程定量地反映变量间地联系，用递推方法描述状态发展地趋势，找出影响事物发展的因素。
①.知识维：工程领域知识；医学知识；法律知识；心理知识；社会科学及艺术方面知识等。
②.时间维：计划；计划阶段；开发；生产；分配；退役;
③.逻辑维：弄清问题；价值系统设计；问题综合；分析问题；提出若干方案并排出优劣次序；问题的决策阶段；把决策付诸实施阶段。
美国科学家霍尔把系统工程归结为一个三维结构。（图略）
在《技术与设计2》中，系统与设计可以说是一个承上启下的中枢环节，它既是在“结构”与“流程”的基础上加以展开，又为“控制与技术”的讲述做好了铺垫,是全书的重点之一。而“系统分析及其一般步骤”更是将书本知识与实际应用相连接的一个重要途径，使学生能够运用系统的思想和方法处理和研究问题。本内容是要求学生通过“观察、分析、比较、核实”等方法做出正确的决策，从而理解系统分析的含义，学会系统分析的方法，体会系统分析在生活中的作用，形成初步的系统观。
中马—上马 上马—中马 下马—下马
方案三
中马—上马 下马—中马 上马—下马
方案四
下马—上马 上马—中马 中马—下马
方案五
下马—上马 中马—中马 上马—下马
方案六
上马—上马 下马—中马 中马—下马
方案二
上马—上马 中马—中马 下马—下马
方案一
田忌—齐王
田忌—齐王
0：3
1：2
1：2
1：2
1：2
2：1
Smax=50 X1+60 X2
4X1+6X2≤600
20X1+18X2≤400
X1≥8, X2≥5
目标函数
约束条件
最优解
满意解
完善、验证
数学模型
估算试验
抽象
现实世界的原型
对原型的分析
数学结论
数学模型
分析
解释
分析
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